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Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung, insbesondere ein Luftfilter, für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine.
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Aus der
EP 2152 385 B1 ist ein Gas-Filtereinsatz für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine bekannt. Der Gas-Filtereinsatz umfasst einen Filterkörper und einen Anschluss. Der Filtereinsatz kann mittels des Anschlusses mit dem Auslass eines Gehäuses eines Luftfilters verbunden sein. Der Anschluss des Gas-Filtereinsatzes ist dabei so ausgestaltet, dass er eine Radialdichtung in Form eines O-Rings halten kann. In diesem Fall dichtet das Dichtungselement das Innere des Gehäuses des Luftfilters gegen die äußere Umgebung des Gehäuses ab.
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Die
WO 2009/047 204 A1 behandelt ein Filterelement mit V-Dichtung für ein Luftfilter. Das Filterelement umfasst ein Filtermedium in konzentrischer Form, an dessen Stirnseite eine Endscheibe angeordnet ist. Die Endscheibe weist einen sich radial nach außen erstreckenden Ringkragen auf, der eine den Ringkragen zumindest teilweise umgebende Dichtung besitzt. Die Dichtung besitzt einen axial verlaufenden Bereich, der radial umlaufende Dichtlippen trägt. Diese radial umlaufenden Dichtlippen stützen sich in einer Nut oder einer Gehäusewandung eines das Filterelement aufnehmenden Gehäuses ab.
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Als nachteilig bei den vorangehend genannten Filtereinrichtungen erweist sich, dass aufgrund von Fertigungstoleranzen an den das Gehäuse der Filtereinrichtung bildenden Gehäuseteilen die in der Filtereinrichtung vorgesehenen Dichtungseinrichtungen unter Umständen keine zuverlässige Dichtwirkung erzielen können.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtereinrichtung zu schaffen, die eine Dichtungseinrichtung mit verbesserten Dichtungseigenschaften besitzt, so das insbesondere auch große Fertigungstoleranzen in den das Gehäuse der Filtereinrichtung bildenden Gehäuseteilen ausgeglichen werden können.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Grundgedanke ist demnach, eine Filtereinrichtung mit zwei Dichtungselementen auszustatten, die jeweils eine Dichtlippe aufweisen. Erfindungsgemäß sind die beiden Dichtungselemente dabei am Gehäuse der Filtereinrichtung angeordnet. Dabei stützen sich die Dichtungselemente beide an einem axial endseitig vom Filterelement der Filtereinrichtung abstehenden Kragen ab. Bevorzugt liegen die beiden Dichtlippen dabei an einander gegenüberliegenden Seiten des Kragens an.
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Auf diese Weise kann eine hervorragende Dichtwirkung erzielt werden, so dass eine unerwünschte Leckage auch bei hohen Fertigungstoleranzen in den Gehäuseteilen des Gehäuses verhindert werden kann. Da die beiden Dichtungselemente am Gehäuse angebracht und somit Teil des Gehäuses sind, werden die Dichtungselemente bei einem Austausch des Filterelements nicht mit ausgewechselt, sondern verbleiben am Gehäuse der Filtereinrichtung. Dies bedeutet, dass das Filterelement, bei dem es sich typischerweise um ein Austauschteil handelt, nicht jeweils mit den erfindungswesentlichen Dichtungselementen ausgestattet werden muss. Dies wiederum führt zu nicht unerheblichen Kosteneinsparungen bei der Herstellung des Filterelements, was sich als besonders vorteilhaft erweist, wenn das Filterelement einmal oder mehrfach ausgetauscht werden muss.
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Eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung umfasst ein, vorzugsweise als Ringfilter ausgebildetes, Filterelement, welches an zumindest einer Stirnseite eine axiale Endscheibe aufweist. Das Filterelement kann ein geeignetes Filtermedium zum Reinigen eines zu filternden Gases, insbesondere Luft, umfassen. Von dieser axialen Endscheibe steht in axialer Richtung des Filterelements und vom Filterelement weg ein ringförmiger Kragen ab.
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Weiterhin umfasst die Filtereinrichtung eine Gehäusewand, an welcher eine ringförmige Ausnehmung vorhanden ist. In dieser ringförmigen Ausnehmung ist besagter ringförmiger Kragen wenigstens teilweise aufgenommen. Erfindungsgemäß umfasst die Gehäusewand ein erstes Dichtungselement mit einer ersten Dichtlippe und ein zweites Dichtungselement mit einer zweiten Dichtlippe. Beide Dichtungselemente sind in der Ausnehmung angeordnet und stützen sich in der Ausnehmung an dem von der axialen Endscheibe des Filterelements abstehenden Kragen ab.
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In einer vereinfachten Variante der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung kann auf die axiale Endscheibe verzichtet sein. Bei dieser Variante steht der Kragen direkt vom der Stirnseite des Filterelements in axialer Richtung ab.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gehäusewand Teil eines Filtergehäuses der Filtereinrichtung, welches einen Gehäuseinnenraum begrenzt, in welchem das Filterelement aufgenommen ist, so dass das im Filtergehäuse aufgenommene Filterelement einen vom Filtergehäuse begrenzten Gehäuseinnenraum in eine Rohseite und eine Reinseite unterteilt. Somit sind auch die beiden Dichtungselemente an der Gehäusewand angebracht, was die Montage der Dichtungselemente in der Filtereinrichtung nicht unerheblich erleichtert.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dichten die beiden Dichtungselemente und der von der Endscheibe abstehende Kragen eine durch die Ausnehmung gebildete Fluidverbindung zwischen der Rohseite und der Reinseite ab. Auf diese Weise kann eine hohe Dichtigkeit zwischen der Rohseite und der Reinseite der Filtereinrichtung bzw. des Filterelement sichergestellt werden.
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Zweckmäßig können die beiden Dichtungselemente und der Kragen dem Wirkprinzip eines Überdruckventils folgen. Dies geschieht derart, dass bei Überschreitung eines vorbestimmten Differenz-Schwelldrucks des in der Filtereinrichtung zu filternden Gases zwischen Rohseite und Reinseite die Dichtungselemente die Fluidverbindung zwischen Rohseite und Reinseite durch die Ausnehmung hindurch freigeben. Auf diese Weise kann ein zu hoher, mit der Gefahr von Beschädigungen am Filterelement einhergehender Gasdruck in der Rohseite vermieden werden. Dies gilt insbesondere bei sogenannten Druckstößen, also einem kurzzeitigen starken Anstieg des Gasdrucks in der Rohseite.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Dichtungselemente mit den beiden Dichtlippen ein Teil des Filtergehäuses. Somit müssen die Dichtungselemente nicht mit ausgetauscht werden, wenn das Filterelement, bei welchem er sich typischerweise mein Austauschteil handelt, gewechselt werden soll. Vielmehr können die beiden Dichtungselemente am Filtergehäuse verbleiben.
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Eine besonders gute Dichtwirkung lässt sich mittels der beiden Dichtungselemente erzielen, wenn die Gehäusewand des Filtergehäuses eine radial innere und eine radial äußere Umfangswandung aufweist, welche beide die ringförmige Ausnehmung begrenzen. Bei dieser Variante ist das erste Dichtungselement an der radial inneren Umfangswandung angeordnet und das zweite Dichtungselement an der radial äußeren Umfangswandung angeordnet. Auf diese Weise können sich die beiden einander gegenüberliegenden Dichtlippen der beiden Dichtungselemente auf gegenüberliegenden Seiten des Kragens an diesem abstützen, wodurch eine gute Dichtwirkung sichergestellt werden kann.
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Eine hervorragende Dichtwirkung lässt sich indes erzielen, wenn der von der Endscheibe abstehende Kragen sandwichartig zwischen den beiden Dichtungselementen angeordnet ist.
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Zweckmäßig können die beiden Dichtungselemente mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, vorzugsweise mittels einer Klebeverbindung, an der Gehäusewand befestigt sein. Diese Maßnahme stellt eine dauerhafte, zuverlässige Befestigung der beiden Dichtungselemente am Gehäuse bzw. an der Gehäusewand sicher.
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Besonders bevorzugt können die beiden Dichtungselemente als Gleichteile ausgebildet sein. Dies vereinfacht die Herstellung der Dichtungselemente und führt somit zu verringerten Herstellungskosten für die gesamte Filtereinrichtung
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Bei einer dazu alternativen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform können die beiden Dichtungselemente integral an der Gehäusewand ausgeformt sein. Diese Variante bietet sich insbesondere dann an, wenn das Filtergehäuse mit der Gehäusewand als Spritzgussteil, vorzugsweise als Kunststoff-Spritzgussteil, hergestellt werden soll, sodass die Gehäusewand mit den beiden Dichtungselementen aus einem Stück gefertigt werden kann.
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In einer weiteren alternativen, besonders kostengünstigen Variante, können die beiden Dichtungselemente an die Gehäusewand angespritzt sein.
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Besonders bevorzugt stehen die beiden Dichtlippen in die Ausnehmung hinein von der jeweiligen Umfangswandung der Gehäusewand ab. Auf diese Weise können die Dichtungselemente mit den Dichtlippen besonders gut vor Beschädigung sowie Verschmutzung geschützt werden, was sich vorteilhaft auf die von den Dichtungselemente erzielte Dichtwirkung und auf die Lebensdauer der Dichtelemente auswirkt.
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Besonders bevorzugt stehen die beiden Dichtlippen schräg, vorzugsweise unter einem spitzen Winkel, von der ersten bzw. zweiten Umfangswandung der Gehäusewand ab und liegen schräg, vorzugsweise unter dem spitzen Winkel, am Kragen an. Auch diese Variante führt zu einer hervorragenden Dichtwirkung, auch wenn die Gehäusewand, insbesondere die beiden Umfangswandlungen, hohe Fertigungstoleranzen aufweisen; denn diese können problemlos von den Dichtungselemente und ihren Dichtlippen mit der vorangehend beschriebenen, schrägen Anordnung ausgeglichen werden.
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Eine besonders gute Dichtwirkung lässt sich mittels der beiden Dichtungselemente erzielen, wenn ihre beiden Dichtlippen derart ausgebildet sind, dass sie durch ein Einschieben des Kragens in die Ausnehmung gekrümmt werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Die einzige 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Filtereinrichtung 1 mit einem als Ringfilter ausgebildeten Filterelement 2. Die 1 zeigt die Filtereinrichtung 1 in einem Längsschnitt entlang der axialen Richtung A des Filterelements 2. Das Filterelement 2 ist in dem Längsschnitt der 1 nur teilweise gezeigt. Das Filterelement 2 weist an zumindest der in 1 gezeigten Stirnseite 3 eine axiale Endscheibe 4 auf. Von der axialen Endscheibe 4 steht vom Filterelement 2 weg axial ein ringförmiger Kragen 6 ab. Der ringförmige Kragen 6 kann integral an der axialen Endscheibe 4 ausgeformt sein. Bevorzugt sind die Endscheibe 4 und der Kragen 6 Kunststoff-Spritzgussteile.
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Weiterhin umfasst die Filtereinrichtung 1 ein Filtergehäuse 7, welches einen Gehäuseinnenraum 8 begrenzt, in dem das Filterelement 2 aufgenommen ist. Das Filtergehäuse 7 ist in 1 nur teilweise dargestellt. Das im Gehäuseinnenraum 8 des Filtergehäuses 7 angeordnete Filterelement 2, welches in 1 ebenfalls nur teilweise gezeigt ist, umfasst ein geeignetes Filtermedium zum Reinigen des zu filternden Gases, vorzugsweise von Luft, und unterteilt den Gehäuseinnenraum 8 in eine Rohseite 9 und in eine Reinseite 10.
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Das Filtergehäuse 7 umfasst eine Gehäusewand 5, an welcher eine ringförmige Ausnehmung 11 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 11 kann als nutartige Vertiefung ausgebildet sein. Wie der Längsschnitt der 1 erkennen lässt, ist der von der axialen Endscheibe 4 abstehende, ringförmige Kragen 6 teilweise in der Ausnehmung 11 aufgenommen. Der Kragen 6 und die Ausnehmung 11 wirken dabei dem Schlüssel-Schloss-Prinzip folgend zusammen.
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Die Gehäusewand 5 des Filtergehäuses 7 umfasst ein erstes Dichtungselement 12a mit einer ersten Dichtlippe 13a und ein zweites Dichtungselement 12b mit einer zweiten Dichtlippe 13b. Die beiden Dichtungselemente 12a, 12b sind also Teil der Gehäusewand 5 und somit Teil des Filtergehäuses 7. Im Falle, dass das Filterelement 2 als Verschleißteil ausgetauscht werden soll, weil seine Filterwirkung erschöpft ist, verbleiben die beiden Dichtungselemente 12a, 12b an der Gehäusewand 5 des Filtergehäuses 7, müssen also nicht mit ausgetauscht werden.
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Die beiden Dichtungselemente 12a, 12b sind beide in der Ausnehmung 11 angeordnet. Die beiden Dichtlippen 13a, 13b stützen sich dabei an dem von der axialen Endscheibe 4 abstehenden und in der Ausnehmung 11 angeordneten Kragen 6 ab, so dass die beiden Dichtungselemente 12a, 12b und der von der Endscheibe 4 abstehende Kragen 6 eine in der Ausnehmung 11 gebildete Fluidverbindung zwischen der Rohseite 9 und der Reinseite 10 der Filtereinrichtung 1 abdichten. Auf diese Weise wird also die Rohseite 9 gegen die Reinseite 10 der Filtereinrichtung 1 abgedichtet. Bevorzugt sind die Dichtungselemente 12a, 12b in analoger Weise zum Kragen 6 ringförmig ausgebildet.
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Zweckmäßig können die beiden Dichtungselemente 12a, 12b und der Kragen 6 dem Wirkprinzip eines Überdruckventils folgen. Dies geschieht derart, dass bei Überschreitung eines vorbestimmten Differenz-Schwelldrucks des zu filternden Gases zwischen der Rohseite 9 und Reinseite 10 die Dichtungselemente 12a, 12b die Fluidverbindung zwischen Rohseite 9 und Reinseite 10 durch die Ausnehmung 11 hindurch vorübergehend freigeben. Auf diese Weise kann ein unerwünschter, mit der Gefahr von Beschädigungen am Filterelement 2 einhergehender, zu hoher Gasdruck des zu filternden Gases in der Rohseite 9 vermieden werden.
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Wie der Längsschnitt der 1 weiter erkennen lässt, umfasst die Gehäusewand 5 eine radial innere Umfangswandung 14a und eine radial äußere Umfangswandung 14b, welche beide die ringförmige Ausnehmung 11 begrenzen. Das erste Dichtungselement 12a ist an der radial inneren Umfangswandung 14a angeordnet. Das zweite Dichtungselement 12b ist an der radial äußeren Umfangswandung 14b angeordnet. Die beiden Dichtlippen 13a, 13b liegen also an einander gegenüberliegenden Seiten am Kragen 6 an.
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Der von der axialen Endscheibe 4 abstehende Kragen 6 ist im Längsschnitt der 1 also sandwichartig zwischen den beiden Dichtungselementen 12a, 12b bzw. den Dichtlippen 13a, 13b angeordnet. Auf diese Weise kann von den beiden Dichtungselementen 12a, 12b eine besonders hohe Dichtwirkung erzielt werden.
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Die beiden Dichtungselemente 12a, 12b können als Gleichteile ausgebildet sein, die mittels einer stoffschlüssigen Verbindung an der Gehäusewand 5 befestigt sind. Besonders eignet sich eine Klebeverbindung.
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In einer in den die Figur nicht gezeigte Variante können die beiden Dichtungselemente 12a, 12b auch direkt an die Gehäusewand 5 angespritzt sein und auf diese Weise integral an der Gehäusewand 5 und somit auch integral am Filtergehäuse 7 ausgeformt sein. Diese Variante bietet sich insbesondere an, wenn das Filtergehäuse 7 mit der Gehäusewand 5 ein Kunststoff-Spritzgussteil ist.
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Wie der Längsschnitt der 1 anschaulich belegt, stehen die beiden Dichtlippen 13a, 13b in dem Längsschnitt in die Ausnehmung 7 hinein von der jeweiligen Umfangswandung 14a, 14b der Gehäusewand 5 ab. In dem Längsschnitt der 1 stehen die beiden Dichtlippen 13a, 13b bei in der Ausnehmung 11 aufgenommen Kragen 6 schräg, vorzugsweise unter einem spitzen Winkel, von der ersten bzw. zweiten Umfangswandung 14a, 14b der Gehäusewand 5 ab.
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Zweckmäßig können die beiden Dichtlippen 13a, 13b derart ausgebildet sein, dass sie durch ein Einschieben des Kragens 6 in die Ausnehmung 11 gekrümmt werden. Zur Verdeutlichung sind in 1 die beiden Dichtlippen in gestrichelter Darstellung in einem nicht gekrümmten oder weniger stark gekrümmten Zustand angedeutet und mit dem Bezugszeichen 15a, 15b bezeichnet, in welchem der Kragen 6 nicht in der Ausnehmung 11 angeordnet ist. In diesem Zustand können sich die beiden Dichtlippen 13a, 13b bzw. 15a, 15b auch berühren (in 1 nicht gezeigt).
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Die vorangehend beschriebene Gehäusewand 5 kann in einer in 1 nicht dargestellten Variante auch Teil eines Reinluft-Stutzens sein, der wiederum Teil des Filtergehäuses 7 ist, wenn die Filtereinrichtung 1 als Luftfilter ausgebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2152385 B1 [0002]
- WO 2009/047204 A1 [0003]
